(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットと、前記ロボットの教示や操作に作業者が把持して用いる教示装置と、前記ロボットおよび前記教示装置と接続されて前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、
前記教示装置は、
前記教示装置とは別体であって、ケーブルを通じて前記教示装置に接続される無線化装置を介して前記ロボット制御装置との間で無線通信を行い、
前記無線化装置は、
前記教示装置へ前記ケーブルを通じて電力を供給するバッテリと、前記無線化装置を前記作業者に取り付ける機構とを備えること
を特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記教示装置は、
有線接続型の教示装置であること
を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記無線化装置は、
前記バッテリの残量を提示する手段と、残量が所定量以下になったことを提示する手段とを備えること
を特徴とする請求項１または２に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記無線化装置は、
電源スイッチと、無線通信状態を提示する表示手段とを備えること
を特徴とする請求項１、２または３に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記無線化装置は、
前記電源スイッチと、前記表示手段とをその上面側に配置したこと
を特徴とする請求項４に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記ロボット制御装置側に接続される第２の無線化装置を備え、
前記第２の無線化装置は、
キースイッチに挿入されたキーを抜くことで機能が有効となり、
前記無線化装置は、
キースイッチを備え、前記キーが当該キースイッチに挿入されることで機能が有効となること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ティーチングプレイバック式のロボットについてオンラインにて動作プログラムをティーチング（教示）する際には、教示装置をロボット制御装置に接続し、作業者が教示装置を操作することでロボットの位置姿勢を変化させながら適当な教示点を記憶させていく方法が一般的である。
昨今では教示装置とロボット制御装置とが無線によって通信するようにして両者を接続するケーブルを不要とした無線教示装置が開示されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４１３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら無線教示装置では、有線の場合にロボット制御装置から供給されていた電源が供給されなくなる。よって電源としてバッテリを内蔵し、さらに無線通信手段も教示装置に内蔵することからサイズや重量が大きくなってしまう。そのために、作業者は無線化することによって有線よりも自由に移動できるメリットがあるにもかかわらず、作業する場合に負担がかかるという問題が生じていた。
また、ユーザは有線教示装置を使用していた場合、無線教示装置に置き換えて使用するため、導入コストを要するという問題があった。
そこで本発明は、作業者に無線化に伴う負担を強いることがなく、容易に無線化を実現するロボットシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
本発明は、ロボットと、前記ロボットの教示や操作に用いる教示装置と、前記ロボットおよび前記教示装置と接続されて前記ロボットを制御するロボット制御装置とを備え、前記教示装置は、前記教示装置とは別体であって、ケーブルを通じて前記教示装置に接続される無線化装置を介して前記ロボット制御装置との間で無線通信を行うことを特徴とするロボットシステムである。
また、本発明は、前記教示装置は、有線接続型の教示装置から構成され、前記無線化装置は、前記ケーブルを介して前記教示装置から受信した信号を変換して前記ロボット制御装置側に送信する無線通信部と、前記教示装置に電力を供給するバッテリを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、前記バッテリの残量を提示する手段と、残量が所定量以下になったことを提示する手段を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、作業者に取り付ける機構を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、電源スイッチと、無線通信状態を提示する表示手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明は、前記無線化装置は、前記電源スイッチと、前記無線通信状態を提示する表示手段をその上面側に配置したことを特徴とするものである。
また、本発明は、前記ロボット制御装置側に接続される第２の無線化装置を備え、前記第２の無線化装置はキースイッチに挿入されたキーを抜くことで機能が有効となり、前記無線化装置は、キースイッチを備え、前記キーが前記キースイッチに挿入されることで機能が有効となることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、分離型の無線教示装置を用いることにより、教示装置の作業性を低下させることなく、容易に無線化することを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの構成を示す模式図
【図２】同実施形態に係る無線化装置の上面図
【図３】同実施形態に係る無線化装置と教示装置の内部ブロック図
【図４】ロボットシステムの有線／無線の移行手順などを示す図
【図５】作業プログラムの教示や再生の際の手順を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお同一の構成や要素については同一の符号を付すことにより、重複した説明を適宜省略する。
【０００９】
＜第１実施形態＞
まず図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの構成について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るロボットシステムの構成を示す模式図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態に係るロボットシステムは、ロボット１と、ロボット１と接続されロボットを制御するロボット制御装置２と、作業者が把持して使用する教示装置３と、教示装置３に接続されてロボット制御装置側と無線による通信を行う教示装置用無線化装置４とを有する。
さらに、ロボット制御装置２にはロボット制御装置用無線化装置５がコネクタ２３を介して接続されている。コネクタ２３は、ケーブルによって教示装置とロボット制御装置２とを接続する際に使用するコネクタである。ロボット制御装置用無線化装置５は、教示装置に代わってコネクタ２３に接続され、教示装置用無線化装置４からの無線通信を受信しロボット制御装置向けの電気信号に変換してロボット制御装置２へと出力する。以降は、教示装置用無線化装置４を単に無線化装置と呼称する。
【００１１】
図１でのロボット１は、手先部にスポット溶接ガン１１を取り付けた垂直多関節型のロボットの例である。ロボットは各関節軸を駆動するアクチュエータを内蔵しており、アクチュエータがロボット制御装置２によって制御されることによって動作し、各種作業を行う。図１の例ではアクチュエータとしてサーボモータを用いている。
ロボット１は溶接やハンドリング、搬送等の用途に応じて手先部に取り付けるツールを適宜変更することが可能で、本実施例で示した例に限定されるものではない。さらにロボットの形態も垂直多関節型に限らず水平多関節型であったり閉リンク型であったりしてもよい。
【００１２】
ロボット制御装置２は、ロボット１の各関節のサーボモータの動作を制御するものであって、ロボット１とケーブル２１によって接続されている。ケーブル２１内にはサーボモータへ駆動電力を供給する電力線や、サーボモータをフィードバック制御するためにサーボモータに付随して設けられた各種センサとの通信線が内蔵されている。
図示しないが、ロボット制御装置は内部に電源部、制御部、記憶部などを備え、記憶部には教示された作業プログラムやロボットの制御に必要なパラメータ類を記憶する。
またロボット制御装置２は、ロボット１を緊急停止させる非常停止スイッチ２２を備えているのが一般的である。緊急時には作業者が非常停止スイッチ２２を押下することで、動作中のロボット１のサーボモータ電源、制御電源を遮断し、ロボット１を即座に停止させることができる。
【００１３】
教示装置３は複数の操作キー３１、ＬＣＤ等による表示画面３２やイネーブリングスイッチを備え、さらにロボット制御装置２と同様に非常停止スイッチ３３を備えている。
表示画面３２をタッチパネルとして、画面上に表示されたソフトウェアキーをタッチすることで操作キー３１と同等の機能を表示画面３２に持たせるようにしてもよい。
なお図示しないが、教示装置３はデッドマンスイッチと呼ばれる機構を備えている。デッドマンスイッチは、教示作業などの際に作業者が教示装置を把持する箇所に設けられておりこのスイッチを把持している間のみ、教示装置３の操作が有効になるというものである。作業者が意図せずに操作キー３１を押下されてもその操作を無効とすることでロボットが突然動作する等の危険を回避するための機構である。
【００１４】
作業者は、教示作業の際に操作キー３１によってロボット１のアクチュエータ（サーボモータ）を動作させてロボット１を適当な位置姿勢とした後、その位置を教示点としてロボット制御装置２の記憶部に記憶させて、作業プログラムの教示を進めていく。また表示画面３２にはロボット１の各関節の位置や手先位置、各種パラメータの値などの情報を表示したり、教示された作業プログラムの内容を表示したりすることができる。
本実施形態における教示装置３はケーブルによってロボット制御装置２と接続される方式のものと同一の構造である。すなわちロボット制御装置２との無線通信部や重量の大きいバッテリを内蔵していない。本実施形態によれば、無線通信機能を内蔵した教示装置を新たに導入することなしに無線通信機能を実現できる。
【００１５】
無線化装置４には、ロボット制御装置２との無線通信を行う無線通信部や、無線化装置４および教示装置３の電源となるバッテリが内蔵されており、ケーブル４１によって教示装置と接続される。ケーブル４１は教示装置３をロボット制御装置２と接続する際に用いられるものと同一構成のものであり、ロボット制御装置２との通信線や、教示装置３へ電力を供給する電力線が内蔵されている。ただしケーブル長はロボット制御装置２と接続される場合に比べ短くてよい。
無線化装置４はその外面にケーブル４１を接続するコネクタ４２、無線化装置４および教示装置３の電源を投入する電源スイッチ、無線化装置４の動作状況を表示するためのＬＥＤ等を備える。無線化装置４のスイッチ、ＬＥＤ等については後述する。また無線化装置4は作業者の腰ベルトなど衣服の一部に無線化装置４を取り付けるための取り付け機構４３を備えている。取り付け機構４３は例えばクリップ状の形態であり、作業者が手で操作することにより図１に示す矢印方向に開閉することができる。
【００１６】
本実施形態における無線化装置４は、ケーブル４１により教示装置３と接続し、取り付け機構４３で作業者の腰ベルト４４を挟む等してその本体を作業者の腰や肩によって保持することによって教示装置の重量やサイズを増大させることなく、教示装置の無線化を実現している。したがって教示装置の無線化によって教示装置を把持する作業者の負担が増大することがなく、また新たに無線通信機能を内蔵した教示装置を導入する必要がないためコストを抑えることができる。
【００１７】
続いて図２、図３を用いて無線化装置４の構成についてさらに説明する。
図２は無線化装置４の上面図である。スイッチ類やＬＥＤなどの表示部は上面に配置されている。こうした配置にすることにより、作業者が腰ベルトに無線化装置を固定した際に視線を下げれば操作や状態の確認が容易に行える。
無線化装置４の筐体の四隅は丸みを帯びた形状となっており、作業者の衣服や周辺の機器に引っかかったり、傷付けたりすることがないようになっている。また取り付け機構４３に加えてベルトフック４１７を備えており、ここにベルトの両端を接続して取り付け機構４３を用いる代わりに無線化装置４を作業者の肩に掛けることも可能である。
無線化装置４を使用する際には、まずコネクタ４２にケーブル４１を接続する。続いてキー４１１をキースイッチ４１０に挿す。キースイッチ４１０は無線化装置４を使用可能状態にするためのスイッチであり、キー４１１を挿していない状態では無線化装置４の電源スイッチを操作しても電源が入らないようになっている。
【００１８】
図示しないが、ロボット制御装置用無線化装置５にもキー４１１を挿せるキースイッチが備わっている。制御装置用無線化装置５は無線化装置４とは逆にキースイッチからキー４１１を抜くことにより無線通信を行えるようになる。
無線化装置４とロボット制御装置用無線化装置５との間で無線通信を確立する際には、ロボット制御装置用無線化装置５に挿さっていたキー４１１を抜いて無線化装置４側のキースイッチ４１０に挿すようにする。こうした手順をとることで無線化装置４とロボット制御装置用無線化装置５とのペアを管理し、複数台のロボット制御装置が存在する作業ラインにおいて、誤った組み合わせで教示装置３とロボット制御装置２の無線通信が行われないようにしている。
【００１９】
キー４１０をキースイッチ４１１に挿した状態で電源スイッチ４１２を押下することにより内蔵されたバッテリにより無線化装置４および教示装置３に電力が供給されて両者が起動する。電源が投入されると電源状態ＬＥＤ４１３を点灯させ、電源投入状態であることを作業者に提示するようになっている。さらにバッテリ残量表示４１６により作業者にバッテリ状態を提示する。バッテリ残量が少なくなり、所定の量以下となった場合には電源状態ＬＥＤ４１３を点滅させたり電子音を鳴らしたりして作業者に知らせる。また無線化装置４にモータを内蔵し、そのモータにより無線化装置４を振動させることで作業者に知らせるようにしてもよい。またケーブル４１を介して教示装置３の表示画面３２に警告を表示したり、無線通信を介してロボット制御装置側へ通知したりしてもよい。
なおバッテリ４２４は無線化装置４から取り外すことが可能であり、バッテリ残量が少ないとの警告が表示されれば容易に交換することができる。
バッテリは、無線化装置４から取り外して充電器に接続したり、無線化装置４に取り付けられた状態で無線化装置４にＡＣアダプタ（図示せず）を接続したりして充電することができる。
またバッテリを交換する際に、消耗したバッテリを無線化装置４から取り外しても数分程度は無線化装置４および教示装置３に電力が供給されるよう、無線化装置４内部にコンデンサ等の二次的な蓄電装置を備えるようにしてもよい。このように構成すれば、バッテリ交換を通電状態を保ったまま行うことができ、バッテリ交換のためにロボットシステム全体の電源を遮断したり再投入したりする必要がなく作業効率を損なうことがない。また無線化装置４にバッテリ取り付け部を複数設け、新しいバッテリを空いたバッテリ取り付け部に取り付けてから消耗したバッテリを取り外すようにしてもよい。
【００２０】
無線化装置４は起動直後にロボット制御装置２と無線通信を介して起動シーケンス処理を行い、正常起動時には通信正常状態表ＬＥＤ４１４を点灯させ正常状態である旨を作業者に提示する。
図３は、教示装置３と無線化装置４の信号のやりとりに関する部分を示した内部ブロック図である。無線化装置４は、教示装置３上の非常停止スイッチ３３やイネーブリングスイッチ３１２などのスイッチ状態を、無線通信部４２５を介してロボット制御装置２に伝達するため２つの同等のＣＰＵ４２１、４２２を備えている。教示装置３の非常停止信号は、確実にロボット制御装置２へ伝達されるよう２重化されており、それぞれがＣＰＵ４２１、４２２へ伝達されるようになっている。これらＣＰＵは共有メモリ４２３を介して相互に状態監視を行っている。また符合４２４はバッテリであり、前述のようにキースイッチ４１０および電源スイッチ４１２をＯＮにすることで教示装置３および無線化装置４に電力を供給する。
【００２１】
電源投入時には、ＣＰＵ４２１はＣＰＵ４２２の正常起動を確認し、さらに教示装置３のＣＰＵ３１０の正常起動を確認した後、無線通信を介してロボット制御装置２と起動シーケンス処理を実行し、各装置の正常起動が確認されたら通信正常状態表示ＬＥＤ４１４を点灯させる。ＬＥＤ４１４の点灯により正常に無線化装置４が起動してロボット制御装置２、教示装置３との通信を確立し、教示装置３によってロボット制御装置２を操作可能になったことを作業者に提示する。なおＬＥＤ４１４はＣＰＵ４２１、ＣＰＵ４２２が相互に状態を監視し、共に正常信号を出力している場合のみ点灯する。
【００２２】
一方、電源投入時に何らかの原因でいずれかの装置が正常起動せず、無線通信を確立できなかった場合には通信異常状態表示ＬＥＤ４１５を点灯させ作業者に提示する。なおＬＥＤ４１５はＣＰＵ４２１、ＣＰＵ４２２が相互に状態を監視し、いずれか一方が他方の異常を検出すると点灯する。
通信正常状態表示ＬＥＤ４１４に緑色ＬＥＤを用い通信異常状態表示ＬＥＤ４１５に赤色ＬＥＤを用いると教示装置３とロボット制御装置２との間の無線通信状態を作業者に分かりやすく提示することができる。
【００２３】
図４、図５は、通常の有線接続型の教示装置を用いた状態と図１に示したような無線化装置を用いた状態との間で相互に移行したり、無線通信を確立した状態で教示作業を行ったり、教示後に作業プログラムの実行を行ったりする際の操作の手順、シーケンスを示す図である。なお図４ではロボット制御装置２を単に制御装置と表記している。
図４において、点線で囲まれたＡ部分は、教示装置３とロボット制御装置２とをケーブルで有線接続した状態から、図１のように教示装置３とロボット制御装置２とが無線接続した状態へ移行する際の、ロボット制御装置側での操作手順である。
また点線で囲まれたＢ部分は、教示装置側での操作手順であり、無線化装置４についての説明で既に述べた。
点線で囲まれたＣ部分は、教示装置３とロボット制御装置２との間で無線通信が確立した後に、無線障害やバッテリ切れによって無線通信が遮断された場合や、停電などによって無線通信が遮断された場合のシーケンスを示している。
また点線で囲まれたＤ部分は、図１のように教示装置３とロボット制御装置２とが無線接続した状態から、教示装置３とロボット制御装置２とをケーブルで有線接続した状態へ移行する際の手順を示している。
【００２４】
図５は、教示装置３とロボット制御装置２との間で無線通信が確立した後に、教示装置３によってロボットに作業プログラムを教示（ティーチング）したり、教示した作業プログラムを呼び出して再生（プレイバック）させたりする際の手順を示している。教示の際には、作業者がデットマンスイッチを放すと自動的にサーボモータの電源が遮断される。また作業プログラムの再生中にロボット制御装置２や教示装置３上の非常停止スイッチを押下すると、同様にサーボモータの電源が遮断される。
【符号の説明】
【００２５】
１  ロボット
２  ロボット制御装置
３  教示装置
４  無線化装置
５  ロボット制御装置用無線化装置
１１  スポット溶接ガン（ツール）
２１  ケーブル
２２  非常停止スイッチ
２３  コネクタ
３１  操作キー
３２  表示画面
３３  非常停止スイッチ
４１  ケーブル
４２  コネクタ
４３  取り付け機構
４４  作業者の腰ベルト
３１０  ＣＰＵ
３１１  非常停止装置
３１２  イネーブリングスイッチ
４１０  キースイッチ
４１１  キー
４１２  電源スイッチ
４１３  電源状態ＬＥＤ
４１４  正常通信状態表示ＬＥＤ
４１５  異常通信状態表示ＬＥＤ
４１６  バッテリ残量表示
４１７  ベルトフック
４２１  ＣＰＵ
４２２  ＣＰＵ
４２３  共有メモリ
４２４  バッテリ
４２５  無線通信部
【図１】
0005402750.tif 000002
【図２】
0005402750.tif 000003
【図３】
0005402750.tif 000004
【図４】
0005402750.tif 000005
【図５】
0005402750.tif 000006